[发明专利]一种新型WC-12Co热喷涂粉末及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及用于超音速高速火焰喷涂或者其他热喷涂粉末技术，特别是一种新型WC-12Co 热喷涂粉末及其制备工艺。

背景技术

热喷涂技术是表面改质领域中的一项关键技术，通过在被加工工件表面制备一层耐磨涂 层，使工件的耐磨性能、耐腐蚀性能获得大幅提高。热喷涂WC/Co涂层作为耐磨、耐腐涂层， 由于其高的硬度和良好的韧性广泛地应用于航空航天、冶金、机械等领域。相对于电镀硬铬 层，热喷涂WC/Co涂层在耐磨性、耐蚀性、耐疲劳性等方面有明显的优势，而且制备速度快， 环境污染小。

瓦楞辊涂层的使用环境苛刻，频繁发生砂砾碾压，在纸质较差的条件下使用更是容易出 现麻坑和凹陷。因此要求齿顶、侧面和齿底涂层分布均匀，加工后需抛光达到要求的光洁度， 并且要求涂层具有良好硬度，优秀的韧性。

但在使用传统WC-12Co热喷涂粉末时，提高涂层硬度越高，韧性就明显降低，根据实际 数据，将硬度提高2.4％时，其断裂韧性指标降低可达8.6％；提高涂层韧性，硬度下降明显； 硬度与韧性的矛盾特性使得喷涂时无法兼顾硬度要求、韧性要求，无法保证瓦楞辊涂层的质 量达到最佳状态。

发明内容

本发明目的是提供一种新型WC-12Co热喷涂粉末及其制备工艺，它能够改善热喷涂后涂 层的相关性能，既能确保涂层具有优异的硬度指标，又能获得优秀的强度、韧性指标。

本发明技术方案：一种新型WC-12Co热喷涂粉末，由碳化钨、钴以及微量碳化钛金属组 成，碳化钨的质量百分比为88％，金属钴的质量百分比为11.4％，抑制剂碳化钛的质量百分比 为0.6％；碳化钨由纳米晶碳化钨和中颗粒碳化钨按比例组成，其中纳米晶粒度碳化钨的质量 百分比为22-66％，中颗粒碳化钨的质量百分比为22-66％。

纳米晶碳化钨粒度为0.05-0.2微米，中颗粒碳化钨粒度为2.0-8微米的。

其松装密度为4.0-6.0g/cm³。

制备一种新型WC-12Co热喷涂粉末的工艺，包括以下步骤：

A、制备质量百分比为22-66％、粒度为0.05-0.2微米的纳米晶碳化钨，备好质量百分比 为22-66％、粒度为2.0-8微米的中颗粒碳化钨；

根据美国英佛曼公司“金属碳化物的制备方法”专利，专利号2004100430580生产纳 米晶碳化钨，中颗粒碳化钨为通用产品；

B、混料

首先依据工艺要求，向球磨设备加入步骤A的纳米晶碳化钨、中颗粒碳化钨和质量百分 比为11.4％钴粉，然后加入占原料质量百分比为25％、温度为5-8℃的去离子水及质量百分 比为2.0％的聚乙烯醇进行混料，球磨时间为22-28小时；在配料时还必须加入质量百分比为 0.3％的抗氧化剂，加入质量百分比为0.6％的晶粒生长抑制剂碳化钛；

C、造粒

采用开放式离心喷雾干燥塔进行干燥造粒，得到球形混合料，离心雾化盘转速为 8000-12000转/分钟；

D、烧结

将混合料装入三层石墨舟皿中，置于钼丝炉中，在氢气保护气氛中进行连续烧结，推舟 速度为9-12分钟/舟，烧结温度为一带炉温950℃，二带炉温1150℃-1250℃；

E、破碎分级

烧结后的过程产品采用机械方式破碎，并根据粒度分布区间采用过筛或气流分级的方式 得到最终产品热喷涂粉末，粒度规格按照需求可分为为5-30微米、10-38微米、15-45微米， 20-53微米、45-75微米，松装密度为4.0-6.0g/cm³。

热喷涂粉末主要用于超音速高速火焰喷涂或者其他热喷涂涂层制备工艺，因此热喷涂粉 末的粒度分布可在2-75微米之间。根据不同超音速喷涂工艺进行粒度规格的选择，实际使用 的热喷涂粉末的粒度规格如5-30微米、10-38微米、15-45微米、20-53微米、45-75微米等。

本发明由多种一次晶粒度的碳化钨、钴以及微量碳化钛金属组成，碳化钨质量百分比为 88％，金属钴的质量百分比为11.4％，碳化钛(抑制剂)的的质量百分比为0.6％。碳化钨由晶 粒度为0.05-0.2微米的纳米晶碳化钨和2.0-8微米的中颗粒碳化钨按比例组成，其中纳米晶 粒度碳化钨的质量百分比为22-66％；中颗粒碳化钨的质量百分比为22-66％；原料配比见表1。

表1